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空气源热泵系统设计指南①技术措施与计算公式解读
梁筠      2022-10-14 09:02     来源:     浏览量:49337

空气源热泵就是利用室外空气的能量,通过机械做功,使得能量从低位热源向高位热源转移的制冷(制热)装置。它以冷凝器放出的热量来供热,以蒸发器吸收热量来制冷。

就热力循环的过程而言,制冷机和热泵都是基于逆卡诺循环而实现其功能的,由于这种装置在运行过程中,总是一侧吸热,另一侧排热,所以,一台装置伴生并兼具制冷和制热两种功能。 

空气源热泵的技术措施:

1、具有可靠的融霜控制,融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%。

2、冬季设计工况时机组性能系数(COP),冷热风机组不小于1.8,冷热水机组不应小于2.0。

3、寒冷地区采用空气源热泵机组应注意以下事项:

1)室外计算干球温度低于-10℃的地区,应采用低温空气源热泵机组;

2)室外温度低于空气源热泵平衡点温度(即空气源热泵供热量等于建筑物耗热量)时,应设置辅助热源。

4、机组进风口的气流速度宜控制在1.5-2.0m/s,排气口的排气速度不宜小于7m/s。

5、热泵机组的基础高度一般应大于300mm,布置在可能有积雪的地方时,基础高度需加高。

重点公式和基本数据:

一、基本耗热量公式:Q=K×F×ΔT

其中:

Q—围护结构基本耗热量,W;

K—围护结构传热系数,W/(㎡.℃);

F—围护结构传热面积,㎡;

ΔT—室内外计算温差,℃;

用于计算门、窗、墙、地面、屋面各部分围护结构的基本耗热量

常用围护结构传热系数K(W/(㎡.℃))

 

二、空气源热泵计算公式汇总

1能效比(制热、制冷系数)

ε= Q / W

即:得热(冷)量与输入功率之比

2、空气源热泵实际工况下的制热量

Q=q×K1×K2

式中:

Q—实际工况下的制热量,kW;

q—产品标准工况下的制热量;

K1—当地室外空调计算干球温度修正系数;

K2—机组融霜修正系数;

3、基本耗热量的公式

Q=K×F×ΔT

其中:

Q——围护基本耗热量,W

K——围护传热系数,W/㎡·℃

F——围护传热面积,㎡

ΔT—室内外计算温差,℃

用于计算门、窗、墙、地面、屋顶的基本耗热量(简化掉修正)

4、冷风渗透耗热量计算

Q=0.28×CP×ρ×V×ΔT

其中:

Q——冷风渗透耗热量,W

CP——空气定压比热,取1.01

ρ——空气的密度;

V——冷空气体积,m³

ΔT—室内外计算温差,℃

用于计算加热冷空气所需的耗热量

5、流量计算公式

流量计算公式:

GL =0.86×∑Q /(tg-th)

其中:

GL — 流量,Kg /h;

∑Q — 热负荷,W;

tg、th — 供回水温度,℃。

将计算所得流量乘以安全系数即水泵的流量

6、管段阻力公式

系统阻力还可近似的方法求得:先求出沿程阻力,然后乘以一个系数。

R = H×L(1+α)

其中:

R —— 沿程阻力,Pa;

H —— 比摩阻,Pa/m;

L —— 管段长度,m。

α ——局部阻力与沿程损失的比例百分数,可以取α = 0.3~0.5 。

采暖系统总阻力(管道加设备末端)乘以安全系数即水泵扬程。

按以上5、6步计算得到水泵流量和扬程,便可选水泵啦!

7、管道的水力计算

我们可以借电脑软件,选取管径、计算阻力。步骤如下:

1)输入热负荷、供回水温度便可以得到流量,进而用选取管径;

2)输入管长,便可得到各个直管段的沿程阻力;

3)点击管径对应局部阻力系数ε,可以选取阀门与管件的形式、输入对应的个数,便得到局部阻力;

4)将沿程阻力与局部阻力相加,便得到管道的总阻力。用这个方法可以计算户内散热器或户内地暖末端阻力、采暖干管的阻力;

5)同样的方法适用于制冷水管的计算;亦适用于选取风管管径、并计算风管阻力。

8、管径的计算

1)首先,确定建筑物的热负荷

按照《暖规》应逐间逐项计算热负荷;

若缺乏基础数据,可以用热指标估算;

2)计算流量,选取管径

用鸿业水力计算器进行试算:

3)举例:某2000平米老办公楼算主管管径。

先估取70 W/m2;70 W/m2*2000 m2=140000 W

点击“流量计算”按钮,计算流量,

计算出来后,填写在下面的EXCEL计算窗口

试选管径,使比摩阻和流速在合适的范围内

三、不同供暖末端形式的供水温度及温差

空气源热泵出水温度一般可达到45℃,温差5℃,所以,最适合空气源热泵的供暖末端形式是地暖。

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